哇奧，今天才發現上一次建造的紅綠燈居然不對，綠燈一般在下方，當紅燈變綠燈時黃燈閃爍，我做的是綠燈變紅燈時黃燈閃爍!。這在我們開發時也會碰到，就像找bug一樣，對于發現的問題要及時修正。在修正問題之前，我們還是先看看如何讓紅綠燈更快的響應按鈕操作，然后修正紅綠燈問題。

要想更快的響應按鈕，則需要找出原因，上一講提到因為程序運行時沒有及時檢測按鈕是不是被按下了，那么我們第一反應可能是在程序中加上更多的檢測語句，但這樣程序將變得特別臃腫，也不容易被別人理解。其實，計算機設計者早就考慮到了這個問題，他們利用一個叫做“中斷”的概念來對需要及時響應的事情進行處理。

什么是中斷

中斷是指計算機運行過程中，出現某些需要及時處理時，計算機能自動暫停正在運行的程序并轉入處理新情況的程序，處理完畢后又返回原被暫停的程序繼續運行。中斷發生時運行的程序叫做中斷程序。

在我們的紅綠燈程序中，當按鈕被按下時，我們希望計算機可以把它作為一個中斷，然后運行中斷程序，及時修改運行狀態。

研究gpiozero的文檔，我們發現Button類有一個when_pressed的方法，說明如下

意思是說當按鈕按下時將調用一個函數（function)。那么什么是函數呢？

函數是什么

函數是可以完成某些任務的代碼塊，而且這些代碼塊可以被重復使用，就像我們玩具里的積木塊一樣。在python中，用def來定義或者說創建函數，其語法如下

def 函數名(參數）:     #注意最后的冒號
   函數代碼（完成工作需要的代碼）
   return 返回值      #不是必須的，當需要向調用函數的程序返回數值或對象時使用

函數是編程語言非常重要的一部分內容，參數有形參和實參，參數也可以是多個，返回值可以是各種數據類型，有了函數后，變量也就分為全局 變量和局部變量了，這些內容我們會逐步涉及到。今天我們先從最簡單的無參數函數開始，顧名思義，這樣的函數沒有參數。

創建參數

回過頭來看我們的紅綠燈程序，只閃爍黃燈還是正常工作取決于其中的一個變量kaiguan。

from gpiozero import LED,Button


from time import sleep


kaiguan = False   


red = LED(26)  #紅燈鏈接了GPIO26
yellow= LED(5)   #黃燈鏈接了GPIO5
green = LED(22)  #綠燈連接了GPIO22
control = Button(17) #按鈕連接了GPIO17
while True:
    if kaiguan == False:   #當kaiguan變量為False時，黃燈閃爍
        yellow.on()
        sleep(0.5)
        yellow.off()
        sleep(0.5)
    else:          #當kaiguan變量為True時
        green.on()   
        sleep(3)    #綠燈亮3秒
        green.off()
        yellow.on()  #黃燈亮1秒
        sleep(1)
        yellow.off()
        red.on()     #紅燈亮3秒 
        sleep(3)
        red.off()
    if control.is_pressed:  ##判斷按鈕是否被按下
            print("Pressed")
            kaiguan = bool(1-kaiguan)

所以，利用中斷，我們的需要在按鈕按下時及時改變kaiguan這個變量的數值，然后在程序中及時判斷這個值是否已經變化了，從而作出正確的邏輯控制。

現在我們創建一個叫做changeKaiguan的函數：

def changeKaiguan():   #創建無參數函數：修改kaiguan變量，從而控制紅綠燈
    print("Pressed")
    global kaiguan       #kaiguan是全局變量，在主程序中已經聲明
    kaiguan = bool(1 - kaiguan)    #取反操作
    print(kaiguan)                #打印kaiguan的數值，True或False

因為kaiguan變量是在主函數聲明的，函數如果要使用它，需要用global關鍵字，表示它是一個全局變量 。

當控制按鈕按下時，調用changeKaiguan函數，通過如下代碼實現：

control.when_pressed = changeKaiguan  #按下按鈕時調用changeKaiguan函數

注意： 這一個語句應該在changeKaiguan函數創建之后才行，否則就會報變量沒有定義的錯誤。

驗證中斷程序

通過上面的代碼，我們創建了一個中斷函數，當按鈕按下時，每次都調用changeKaiguan函數。讓我們來測試一下，完整代碼如下：

from gpiozero import LED,Button


from time import sleep


kaiguan = False   


green = LED(26)  #green燈鏈接了GPIO26
yellow= LED(5)   #黃燈鏈接了GPIO5
red = LED(22)  #red燈連接了GPIO22
control = Button(17) #按鈕連接了GPIO17




def changeKaiguan():   #創建無參數函數：修改kaiguan變量，從而控制紅綠燈
    print("Pressed")
    global kaiguan       #kaiguan是全局變量，在主程序中已經聲明
    kaiguan = bool(1 - kaiguan)    #取反操作
    print(kaiguan)                #打印kaiguan的數值，True或False


control.when_pressed = changeKaiguan  #按鈕按下時調用changeKaiguan函數


while True:
    if kaiguan == False:   #當kaiguan變量為False時，黃燈閃爍
        yellow.on()
        sleep(0.5)
        yellow.off()
        sleep(0.5)
    else:          #當kaiguan變量為True時，
        red.on()   
        sleep(3)    #綠燈亮3秒
        red.off()
        yellow.on()  #黃燈亮1秒
        sleep(1)
        yellow.off()
        green.on()     #紅燈亮3秒 
        sleep(3)
        green.off()

運行上面的程序，可以發現，無論程序運行在那個階段，當按下按鈕時，都可以馬上在Shell界面看到打印“Pressed"以及最新的kaiguan參數數值。

我們發現每次按鈕按下，都馬上進入了中斷程序changeKaiguan，在程序中修改了kaiguan變量的值并打印了出來，當前程序運行在sleep還是其他語句都沒有影響。

進階版紅綠燈程序

現在，是時候完成我們的進階版程序，讓紅綠燈可以在按鈕按下后及時切換工作狀態。在此之前，我們需要調整紅綠燈連接線，把紅燈和綠燈互換位置，同時修改程序。最新的電路圖：

電路實物照片：

要修改程序，需要考慮在什么時候探測kaiguan變量值，然后作出邏輯調整，原程序紅綠燈正常工作時不能及時探測kaiguan變量才造成對按鈕的反應遲鈍，所以需要修改這部分代碼，為了保證控制操作的完整性，我們不能在某個燈還亮著時進行切換，需要在燈滅后進行，所以修改如下：

from gpiozero import LED,Button


from time import sleep


kaiguan = False   


green = LED(26)  #green燈鏈接了GPIO26
yellow= LED(5)   #黃燈鏈接了GPIO5
red = LED(22)  #red燈連接了GPIO22
control = Button(17) #按鈕連接了GPIO17




def changeKaiguan():
    print("Pressed")

    global kaiguan
    kaiguan = bool(1 - kaiguan)
    print(kaiguan)



control.when_pressed = changeKaiguan


while True:
    if kaiguan == False:   #當kaiguan變量為False時，黃燈閃爍
        yellow.on()
        sleep(0.5)
        yellow.off()
        sleep(0.5)
    else:          #當kaiguan變量為True時，
        red.on()   
        sleep(3)    #綠燈亮3秒
        red.off()
        if kaiguan == False: #判斷kaiguan是否已經變為False，如果是，則跳出當前操作，繼續下一個循環
            continue     #跳過下面的代碼，開始下一個循環
        yellow.on()  #黃燈亮1秒
        sleep(1)
        yellow.off()
        if kaiguan == False: #判斷kaiguan是否已經變為False，如果是，則跳出當前操作，繼續下一個循環
            continue
        green.on()     #紅燈亮3秒 
        sleep(3)
        green.off()

運行程序，看看是不是按我們期望的正常運作了呢？

是的，現在只要我們按下按鈕，程序都可以及時切換，即使在紅燈或綠燈亮時按下按鈕，當燈滅時也會判斷出kaiguan值變為False，從而中止當前循環，進入下一個循環中。如此，進階版的紅綠燈大功告成！